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A colloquio con Edoardo Cosenza, Professore Ordinario all’Università Federico II di Napoli e coordinatore della seconda parte delle Linee Guida.
Infrastrutture efficienti, sicure e sostenibili sono alla base dello sviluppo socio-economico di un Paese, connettono persone ed economie. Una centralità che necessita cura e manutenzione nel tempo, per garantire sicurezza e affidabilità costanti. Quello che rende il calcestruzzo il materiale principe per la realizzazione di strutture e infrastrutture è proprio la sua capacità di resistere, a fronte di un costo di manutenzione ridotto.
Un ponte è una infrastruttura complessa, che chiama in causa la durabilità e l’affidabilità di tutti i materiali di cui si compone. Come si comporta, in questo senso, il calcestruzzo?
«Occorre precisare che il problema della durabilità dei ponti in cemento armato ordinario e precompresso non è tanto legato alla durabilità del calcestruzzo in sé quanto piuttosto alla corrosione dell’acciaio che, aumentando di volume, determina la frantumazione ed espulsione del calcestruzzo. È un luogo comune scambiare questi effetti.
Generando un ambiente chimico a pH elevato, il calcestruzzo svolge un ruolo protettivo nei confronti dell’acciaio, riducendo a livelli trascurabili la velocità di corrosione delle armature. In condizioni ideali, la durabilità delle strutture sarebbe infinita. Occorre perciò, per salvaguardare una struttura, contrastare tutto ciò che tende ad alterare la qualità dell’ambiente, ad esempio la presenza di agenti aggressivi quali anidride carbonica e cloruri, che determinano l’avvio del processo di corrosione con il conseguente degrado della stessa o parte di essa. Perché i processi acquistino rilevanza dal punto di vista ingegneristico, occorre tuttavia che gli agenti aggressivi non lambiscano solo la superficie esterna della struttura, ma la penetrino interessando il ricoprimento delle armature offerto dallo spessore di alcuni centimetri di calcestruzzo. Qualsiasi processo di degrado, indipendentemente dalla natura degli aggressivi e dai materiali strutturali coinvolti, dipende fortemente dalla capacità dei fluidi di penetrare nella matrice cementizia. Si deduce quindi che migliore sarà la qualità del calcestruzzo, la messa in opera, la compattazione, la maturazione, minore sarà la possibilità degli agenti aggressivi di penetrare all’interno della struttura in esame.
Spesso, si tende a criminalizzare la precompressione ad armatura post-tesa, o a cavi scorrevoli nelle guaine, quando invece questo sistema, proprio grazie alla presenza della guaina, determina un ulteriore fattore di protezione, non essendo l’acciaio a diretto contatto con il calcestruzzo. Molti studi dimostrano che se la guaina è impermeabile e non deteriorata, la corrosione è impossibile per mancanza di ossigeno, principale responsabile, insieme all’acqua, del processo corrosivo. Occorre quindi controllare l’integrità della guaina. Nel caso in cui l’ispezione del calcestruzzo di protezione non rivelasse situazioni di degrado e la guaina fosse dunque integra, si può essere certi che non ci siano problemi di corrosione nei cavi. In generale, possiamo dunque affermare che i ponti in cemento armato precompresso si trovino in buone condizioni essendo, per loro natura, più protetti di quelli in cemento armato ordinario e che il “DNA” del calcestruzzo di per sé sia ottimo. Solo nel caso in cui vi siano congiunture sfavorevoli dovute a difetti all’origine o mancanza di adeguati controlli e manutenzione, si generano situazioni di degrado, ma questo rappresenta appunto l’eccezione da verificare».
Che cos’è la durabilità delle strutture
Le Norme Tecniche per le Costruzioni (d.m. 17/01/2018), al paragrafo “2.1 – Principi fondamentali”, danno la seguente definizione di durabilità: “Capacità della costruzione di mantenere, nell’arco della vita nominale di progetto, i livelli prestazionali per i quali è stata progettata, tenuto conto delle caratteristiche ambientali in cui si trova e del livello previsto di manutenzione”, da cui si evince come al pari delle fasi di progetto, realizzazione, maturazione e controllo esistano due altre fasi importantissime e strettamente legate, il monitoraggio e la manutenzione. Al paragrafo “2.2.4. Durabilità”, viene inoltre esplicitato quanto segue: “Un adeguato livello di durabilità può essere garantito progettando la costruzione, e la specifica manutenzione, in modo tale che il degrado della struttura, che si dovesse verificare durante la sua vita nominale di progetto, non riduca le prestazioni della costruzione al di sotto del livello previsto”.
Troppo spesso si parla di manutenzione di ponti, viadotti, case, scuole, come se fosse un argomento nuovo, quando esiste una normativa che ne disciplina l’obbligo, vincolando il progettista a prevederla già in fase di progetto. Una manutenzione efficace parte dalla valutazione della sicurezza e dal monitoraggio delle strutture, aspetti che sono stati recentemente oggetto di un approfondimento normativo.
Per la prima volta regole uguali per tutti nel nostro Paese
Il 18 dicembre 2020 il Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti ha pubblicato il Decreto che rende operative le Linee Guida sui ponti e viadotti elaborate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici. Il Ministero ne ha anche approvato e finanziato la fase di monitoraggio. «Per la prima volta – sottolinea Edoardo Cosenza – un provvedimento introduce nel nostro Paese Linee Guida unitarie e uguali per tutti, di elevato livello tecnico-scientifico e certamente all’avanguardia nel panorama internazionale, per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza e il monitoraggio di ponti e viadotti esistenti. Un passo avanti fondamentale per la sicurezza e la prevenzione del rischio delle infrastrutture stradali a partire da quelle di competenza di Anas o dei concessionari autostradali pubblici».
Il problema dell’ammaloramento dei ponti e delle infrastrutture interessa non solo l’Italia ma tutti quei Paesi in cui tali strutture sono state realizzate a partire dal dopoguerra. È dunque un problema comune, dovuto all’intrinseca fragilità di queste strutture. L’Italia è intervenuta per prima in Europa attraverso la definizione di linee guida innovative, sulla scia del coinvolgimento emotivo e del clamore suscitato degli eventi che hanno coinvolto negli ultimi anni il nostro Paese. «Il carattere innovativo delle Linee Guida – afferma Cosenza – rispetto al contesto normativo europeo regolato da Eurocodici che guardano più al nuovo, sta nell’attenzione posta nei confronti delle opere esistenti che, di fatto e in maniera sempre più rilevante, rappresentano il futuro delle costruzioni. Il fatto che non esistessero molti documenti di background ha comportato uno studio complesso, in cui molte delle regole date hanno carattere di originalità. Ciò presuppone una prima fase, circa ventiquattro mesi, di monitoraggio delle linee guida. Il monitoraggio verrà effettuato dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici e attuato dal Consorzio Universitario Reluis – centro di competenza del Dipartimento di Protezione Civile – con un finanziamento dedicato di 15 milioni di euro; un grande investimento in termini di sicurezza che lo Stato ha deciso di effettuare. Con questo documento, già operativo, vengono forniti ai gestori e ai proprietari degli oltre 60mila ponti italiani gli strumenti idonei per la conoscenza delle opere e per la definizione delle priorità per l’esecuzione delle eventuali operazioni di sorveglianza e monitoraggio, di verifica e d’intervento. L’intrinseca fragilità del nostro patrimonio infrastrutturale può essere affrontata solo partendo dalla definizione delle informazioni necessarie per catalogare ogni ponte e fissare le priorità di intervento, che siano di manutenzione o di sostituzione, parziale o totale».
Qual è la struttura del documento?
«Le Linee Guida si dividono in tre parti e prevedono un approccio organizzato su più livelli (sei in tutto) che consente una valutazione iniziale dello stato di degrado e una prima classificazione del livello di attenzione associabile a ciascuna opera. Sulla base di questa classificazione sarà poi possibile programmare le attività di approfondimento delle valutazioni accurate della sicurezza e organizzare le attività di sorveglianza e monitoraggio. Tale approccio è dovuto all’elevato numero di ponti e viadotti esistenti in Italia. Risulta, infatti, impossibile valutare lo stato di rischio e la conseguente necessità di interventi strutturali, con tempi e accuratezza ragionevoli, sull’intero insieme dei ponti esistenti.
Per i sei livelli sono previste valutazioni speditive, da applicarsi localmente ai ponti esistenti (nei livelli più bassi dell’approccio), e valutazioni accurate e di dettaglio (nei livelli più alti), da applicarsi a un numero limitato di opere, selezionate attraverso un sistema basato sulla stima della classe di attenzione. Passaggio centrale dell’approccio proposto è il Livello 2, ossia la Classificazione, articolato a sua volta in 5 Classi di Attenzione (CdA), Alta, Medio-Alta, Media, Medio-Bassa e Bassa.
Tre sono i principali macro-temi trattati dalle Linee Guida: censimento e classificazione, corrispondenti ai livelli più bassi dell’approccio (Livello 0, 1 e 2) utilizzando anche le valutazioni preliminari di cui al Livello 3; valutazione della sicurezza, da effettuare nel Livello 4 dell’approccio multilivello; attività di sorveglianza e monitoraggio, da pianificare in funzione della Classe di Attenzione di ciascuna opera. A essi sono dedicate tre parti formalmente distinte nel testo».
Su cosa si basa la Classe di Attenzione?
«La Classe di Attenzione viene definita per i quattro rischi fondamentali – statico-fondazionale, sismico, idraulico e frane – per poi pervenire alla CdA generale del ponte. La CdA si basa sulle informazioni reperite nelle operazioni di censimento e su quelle ottenute mediante le ispezioni. Da questa si articolano le azioni previste per ciascuna opera, che vanno dalla verifica accurata (Livello 4), alla verifica preliminare (Livello 3) e alle attività di monitoraggio e ispezione per le CdA immediatamente inferiori, sino alle sole ispezioni periodiche per le CdA più basse. Per i ponti che raggiungono un Livello di attenzione 4 sono previste valutazioni di sicurezza accurate, a cui è dedicata la seconda parte delle linee guida. Vengono fornite le regole per il calcolo accurato, in attuazione delle vigenti Norme tecniche per le costruzioni (NTC 2018)».
Quali le principali novità introdotte nel documento?
«Assumendo come continuo e indispensabile riferimento il capitolo 8 delle NTC, le Linee Guida specificano per i ponti alcune regole che erano state formulate più propriamente per gli edifici in zona sismica. Rimarcano così l’esigenza di una trattazione più specifica e dettagliata per la valutazione dei ponti esistenti, sottoposti principalmente a rilevanti azioni gravitazionali da traffico, e si propongono come una compiuta integrazione delle norme vigenti sul tema specifico.
Coerentemente con quanto previsto dalla Circolare Esplicativa delle NTC 2018, viene premiato il ruolo fondamentale della conoscenza nel processo di verifica. La conoscenza del manufatto è un passaggio cruciale per comprendere il reale comportamento della costruzione, in funzione delle vicende costruttive, dei fenomeni di degrado e delle eventuali trasformazioni subìte nel corso degli anni. Tra le novità introdotte c’è la definizione delle regole per la diminuzione del fattore di amplificazione dei carichi permanenti. Pur consentita, non veniva compiutamente definita nel testo delle NTC e nelle Linee Guida premia l’investimento in conoscenza. L’obiettivo principale del processo conoscitivo è la riduzione delle incertezze legate alla valutazione di carichi, al comportamento dei materiali e delle strutture, ecc., così da raggiungere livelli di conoscenza appropriati in funzione delle verifiche da eseguire.
L’approfondimento progressivo delle indagini, anche tramite analisi di identificazione dinamica, garantisce l’elaborazione di modellazioni strutturali caratterizzate da crescente accuratezza. Pertanto, consente l’esecuzione di valutazioni di sicurezza più attendibili e meglio rappresentative del reale comportamento strutturale del manufatto. Permette anche l’impiego, opportunamente motivato, di fattori di confidenza e, ove possibile, di fattori parziali via via minori al crescere della conoscenza.
Vengono, inoltre, definite le condizioni in cui si possono ridurre i fattori parziali – sia delle azioni da traffico sia della resistenza dei materiali – guardando alla conoscenza ma anche a orizzonti temporali ridotti. In tal senso, oltre alla definizione di ponte “adeguato” alla norma, vengono introdotte quelle di ponte “operativo” e ponte “transitabile”, due nuovi concetti che guardano a orizzonti temporali più brevi. Nel caso di “ponte operativo” l’orizzonte temporale è di trent’anni, invece per il “ponte transitabile” è di cinque anni. Si tratta dei periodi entro i quali il gestore o il proprietario devono impegnarsi a intervenire sull’opera con opportuni lavori.
Questo comporta che lo Stato abbia un archivio di tutti i ponti in cui immagazzinare tali informazioni temporali al fine del rispetto delle scadenze. L’architettura dei dati del censimento, delle ispezioni, della classificazione e delle procedure di ispezione e di monitoraggio, è stata resa compatibile con l’Archivio Informatico Nazionale delle Opere Pubbliche (AINOP). È anche possibile integrare e armonizzare dati provenienti da fonti diverse, nella consapevolezza che solo una piattaforma AINOP integrata e dinamica possa consentire una vera analisi della vulnerabilità della rete».
Il “tempo di riferimento”
L’orizzonte temporale per cui si richiede il soddisfacimento delle verifiche di sicurezza va assunto in funzione dello scopo cui è destinata l’analisi svolta. A tal proposito, nelle Linee Guida, si introduce il concetto di “tempo di riferimento”, tref, ossia l’arco temporale cui è convenzionalmente riferita la verifica e nel quale sono valutate le corrispondenti azioni. Al termine di tale arco temporale, si presuppone in generale che le analisi siano da ripetere e che vadano svolte ulteriori verifiche, nonché adottati i necessari provvedimenti per garantire il dovuto livello di sicurezza (opere di rinforzo, riparazione o riduzione dei carichi). È quindi opportunamente definito, in funzione dello stato dell’opera e dell’intervento stesso, un intervallo di tempo, comunque non maggiore di tref, in cui occorre adottare interventi strutturali per garantire la sicurezza.
Quali altre novità contiene la seconda parte delle Linee Guida?
«Un’altra grande novità è l’introduzione, nell’ambito delle verifiche di transitabilità, dei carichi definiti dal Codice della Strada in luogo di quelli della Norma Tecnica ovvero su base probabilistica. Il diverso sistema di calcolo introdotto porterà il Gestore a mettere in atto un sistema approvato di controllo, come la pesatura dinamica dei carichi attraverso sensori installati sotto il manto stradale, con un piano di blocco e trasferimento su altra viabilità in caso di necessità. Un primo caso di pianificazione con pesatura dinamica dei mezzi è già stato approvato ed è in corso di installazione sulla Autostrada Napoli-Salerno».
Cosa può dirci in merito alla terza parte delle Linee Guida?
«La terza parte delle Linee Guida riguarda il sistema di sorveglianza e monitoraggio. Il modello di sistema di sorveglianza proposto comprende sia le attività di ispezione periodica, da condurre secondo metodologie tradizionali, sia le più moderne tecnologie di monitoraggio strumentale. L’impiego di queste ultime è raccomandato per le opere di Classe di Attenzione Medio-Alta e Alta e per alcune classi di opere ritenute a maggior rischio o di particolare interesse. Infatti, le attività di sorveglianza e monitoraggio sono strutturate secondo una strategia cosiddetta “risk-based”, cioè dipendente dalla Classe di Attenzione caratteristica del ponte nello stato corrente».
